NUEVAS TECNOLOGÍAS
EFECTO DEL ENGRASE Y DEL ACABADO EN LA CINÉTICA DE ABSORCIÓN Y DESORCIÓN DE HUMEDAD DE LA PIEL Los agentes de engrase influyen en la capacidad de absorción y desorción de humedad de la piel. Diversos autores han efectuado la modelización de las cinéticas de absorción y desorción de materiales celulósicos, aplicando un modelo en el que se superponen dos cinéticas, una primera, rápida, que explica la difusión de las moléculas de agua a los puntos más accesibles y con mayor energía de enlace del substrato y una segunda, más lenta, que explicaría el acceso de estas moléculas a las zonas más interiores e inaccesibles del substrato con menor energía de enlace. En este trabajo se aplica esta metodología a la piel y se observa la influencia de los distintos agentes de engrasado y del acabado en ambos procesos de absorción, tal como se describen mediante la aplicación del modelo conocido como (Parallel Exponential Kinetics) en el que, para cada etapa de absorción y desorción se evalúa la cantidad de agua transferida entre el material y el entorno, siguiendo las dos cinéticas rápida y lenta, en función del nivel de humedad de éste. La consideración de la masa de vapor de agua transferida entre el entorno y el material a los distintos niveles de humedad a los que se han sometido las pieles, permite estimar la masa de agua capaz de retener la piel y la velocidad con la que se efectúa esta transferencia, observando que, a niveles elevados de humedad, parte del agua absorbida lentamente es transferida rápidamente al medio, poniendo de manifiesto que se trata de un proceso dinámico de equilibrio entre al agua y las moléculas de colágeno sobre las que se fijan, que se ve afectada por la presencia de los agentes de engrase y por el tratamiento de acabado. Autores: A. M. Manich¹, J. Barenys², L. Martínez², J. Lloria¹, J. Carilla¹ y A. Marsal¹ ¹ Instituto de Química Avanzada de Cataluña IQAC-CSIC, Barcelona ² Trumpler Española S. A., carrer Llobateres 15, Barberà del Vallès
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LederPiel
1. Introducción La piel es un material higroscópico que se encuentra en equilibrio dinámico con la humedad de su entorno. Las variaciones de humedad en éste, originan flujos de intercambio de humedad entre la piel y el entorno, que Kohler y sus colaboradores han estudiado (1, 2), hasta alcanzar, de nuevo, la condición de equilibrio (3). La capacidad de absorción de agua de la piel reside en la estructura fibrosa del colágeno, que dispone de un contenido elevado de grupos hidrofílicos. Las modificaciones más relevantes en la estructura del colágeno de la piel se producen durante la curtición y, después de ésta, en el engrase y la recurtición, modificando sus características higroscópicas. En un estudio sobre la interacción agua-colágeno en tendones animales, Pineri (4) describió los distintos mecanismos de fijación del agua: 1) la que se fija fuertemente a la molécula de colágeno con tres enlaces de hidrógeno, 2) la ubicada en el interior de la triple hélice y se une por dos enlaces de puente de hidrógeno, 3) la que se sitúa entre las triples hélices y entre las microfibrillas uniéndose con un doble enlace de puente de hidrógeno, 4) la que se sitúa entre microfibrillas y otros espacios interiores como el que se produce en los extremos de las cadenas de tropocolágeno, uniéndose con un único enlace de puente de hidrógeno y, por último, 5) las moléculas de agua libres que se encuentran entre las microfibrillas y que forman agrupaciones de moléculas de agua susceptibles de congelación. Grigera (5), distinguía a grandes rasgos dos tipos de agua: la que se unía por enlaces de hidrógeno a la estructura macromolecular del colágeno en posiciones definidas, y la que interaccionaba débilmente con la primera, formando multicapas con propiedades similares al estado líquido. Estas distintas ubicaciones con accesibilidades distintas han sugerido la posibilidad de estudiar las cinéticas de absorción y desorción de humedad de la piel aplicando el modelo utilizado por Kohler (1, 2) y Okubayashi (8, 9) en materiales celulósicos, que considera que la transferencia de humedad entre substrato y entorno, se puede considerar como resultado de dos procesos cinéticos de tipo exponencial, de aquí que el modelo se conozca como PEK (Parallel Exponential Kinetics). Este modelo permite identificar procesos ligados a la accesibilidad de los ubicaciones donde se fijan las moléculas de agua como componentes de la isoterma total, lo cual permite distinguir niveles de accesibilidad entre materiales con isotermas similares de sorción y desorción. La
